Intelligente Transportsysteme

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1 Intelligente Transportsysteme Universität Ulm Fakultät für Informatik Proseminar Künstliche Intelligenz SS 2004 Michael Arnold

2 Typen intelligenter Transportsysteme Fahrer-Assistenz-Systeme Mensch hat Kontrolle über Fahrzeug Warnung bei Gefahr mit akustischen und optischen Signalen Eingreifende Fahrer-Assistenz-Systeme Können Kontrolle über Fahrzeug übernehmen (bei Gefahr oder auf Wunsch) Bsp.: Distronic (Mercedes S-Klasse) Automatisierte bzw. autonome Fahrsysteme Fahren zeitweise oder auch ganz ohne menschlichen Fahrer

3 Fahrer-Assistenz-Systeme Warnung vor: Kollision mit Hindernis Kollision mit kreuzendem Verkehr Objekte im toten Winkel Objekte hinter dem Fahrzeug bei Rückwärtsfahrt Abkommen von der Fahrbahn/Fahrspur Fußgängern auf und neben der Fahrbahn Heckaufschlag Umkippen bei schweren Fahrzeugen Einschlafen des Fahrers

4 Eingreifende Fahrer-Assistenz- Systeme Automatisches Einparken Automatisches Rangieren System zum Halten der Fahrspur Distronic (Mercedes S-Klasse)

5 Autonome Transportsysteme Automatisches Fahren im langsamen/stockenden Verkehr (zeitweise autonom) Menschlicher Lotse führt Kolonne AFZ (autonom fahrend, aber an Lotse gebunden) Fahrzeugführung in abgetrennten Bereichen wie z. B. Busspuren (autonom fahrend, aber an spezielles Straßennetz gebunden) Fahren im öffentlichen Straßenverkehr (vollständig autonom)

6 Kooperative Systeme Kommunikation zwischen den Fahrzeugen Weitergabe von Sensorinformationen über Fahrzeugketten hinweg Information über Gefahrenquellen (Hindernis, Unfall, Stau, schlechter Straßenzustand) bevor diese in Reichweite der eigenen Sensoren sind Schnellere Fahrt und geringerer Abstand möglich Höherer Straßendurchsatz Gewinn an Effektivität und Sicherheit

7 Kooperative Systeme Beispiel 1 Fahrzeug hinter Kurve meldet Notbremsung Fahrzeug unten rechts sendet empfangene Nachricht weiter Fahrzeug links kann frühzeitig Abstand vergrößern

8 Kooperative Systeme Beispiel 2 Einigung an Kreuzungen ohne Vorfahrtsregelung

9 Kooperative Systeme Beispiel 3 Optimale Formation entsprechend Fahrspurzahl Dynamische Formationsanpassung bei zusätzlichen bzw. wegfallenden Spuren Exakter Abstand

10 Sensorik Sensoren für die Navigation GPS Wegmessung Sensoren zur Hinderniserkennung Ultraschall Laserscanner Radar Kamera Infrarotkamera

11 GPS Messung des Abstands zu mind. 4 der 27 GPS- Satelliten, deren Position bekannt ist Zentimetergenaue Ortsbestimmung möglich bei Empfang von mind. 5 Satelliten Oft zu wenig Empfang, z.b. in Häuserschluchten

12 Wegmessung Positionsbestimmung durch Messung der zurückgelegten Strecke und des Lenkeinschlags Geringer Abweichungsgrad, der sich aber über längere Strecke zu weit aufsummiert Kalibrierung mit GPS-Signal so oft wie möglich

13 Ultraschall Vorteile Hoher Abdeckungswinkel Preisgünstig Klein Nachteile Geringe Reichweite (0-3 m bzw. 10 m bei gebündeltem Schall) Übersehen Schallabsorbierender Objekte Richtung des Objekts nicht exakt bestimmbar Einsatz: langsame Fahrten, Parken, Rangieren, Überwachung des toten Winkels

14 Laserscanner Vorteile Hohe Reichweite Präzise Entfernungsu. Richtungsangabe Nachteile Nur eine Scanebene Eingeschränkte Funktionalität bei Nebel, Regen, Schnee,... Verschmutzung der Optik Für schnellere Fahrt geeignet, jedoch nicht bei jeder Witterung

15 Radar Vorteile Wie Laserscanner Geschwindigkeitsbestimmung von Objekten auf 0,2 km/h genau Kann nicht verschmutzen Nachteile Wenn ein Stealth- Bomber auf der Autobahn landet, wird dieser nicht wahrgenommen Auch für schnelle Fahrt geeignet

16 Kamera Vorteile Bildausschnitt farbig darstellbar Nachteile Große Datenmengen in Echtzeit zu verarbeiten Eingeschränkt bei schlechten Lichtverhältnissen Verschmutzung Zur Erkennung der Fahrbahn geeignet

17 Infrarotkamera Vorteile Wärmestrahlung wahrnehmbar Nachteile Eingeschränkt bei schlechten Lichtverhältnissen Verschmutzung Zur Erkennung von Fußgängern geeignet

18 Fahrspurerkennung Grundlage: Kamerabild Wesentliche Schlüsselpunkte: Kanten, Markierungen, konsistente Farben Charakteristischer Verlauf von Straßenkanten (und evtl. Mittellinie) gleichmäßig hin zu einem Fluchtpunkt

19 Fahrspurerkennung

20 Nutzen autonomer Transportsysteme Effektiv/Schnell Sparsam Sicher Mobilität für alte/behinderte Menschen Neue Möglichkeiten für Car-Sharing

21 Ausblick Ausbreitung autonomer Fahrzeuge über... 1.Private Strecken 2.Vom normalen Verkehr getrennte Fahrbahnen 3.Parks/Fußgängerzonen 4.Öffentlicher Straßenverkehr Im Jahr 2050 ca. 90% des Personen- und Güterverkehrs durch autonome Transportsysteme (M. Parent, INRIA, Frankreich)

22 Aspekte der KI Künstliche Intelligenz beschäftigt sich mit der Konstruktion rationaler Agenten Sind die hier angesprochenen Fahrzeuge rationale Agenten? Keine Allwissenheit Wahrnehmung der Umwelt Repräsentation von Wissen Schlussfolgern Lernen Ja Ja Ja Ja Ja Ja